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氫氧化鋁工業生產之拜耳法

系奧地利拜耳(K.J.Bayer)于 1888年發明。其原理是用苛性鈉(NaOH)溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁,得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣(赤泥)分離后,降低溫度,加入氫氧化鋁作晶種,經長時間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁,洗凈,并在950~1200℃溫度下煅燒,便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液,蒸發濃縮后循環使用。
 
 由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結晶構造不同,它們在苛性鈉溶液中的溶解性能有很大差異,所以要提供不同的溶出條件,主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125~140℃下溶出,一水硬鋁石型鋁土礦則要在240~260℃并添加石灰(3~7%)的條件下溶出。
 
 
    現代拜耳法的主要進展在于:
 
①設備的大型化和連續操作;
 
②生產過程的自動化;
 
③節省能量,例如高壓強化溶出和流態化焙燒;
 
④生產砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。拜耳法的工藝流程見圖1。
 
 
    拜耳法的優點主要是流程簡單、投資省和能耗較低,最低者每噸氧化鋁的能耗僅3×106千卡左右,堿耗一般為100公斤左右(以Na2CO3計)。
 
 
    拜耳法生產的經濟效果決定于鋁土礦的質量,主要是礦石中的SiO2含量,通常以礦石的鋁硅比,即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來表示。因為在拜耳法的溶出過程中,SiO2轉變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O),隨同赤泥排出。礦石中每公斤SiO2大約要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的損失。鋁土礦的鋁硅比越低,拜耳法的經濟效果越差。直到70年代后期,拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大于7~8。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少,如何利用其他類型的低品位鋁礦資源和節能新工藝等問題,已是研究、開發的重要方向。
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